Les transporteurs de l’hème et précurseurs :

Être lipophile, l’hème s’associe facilement avec les membranes des cellules et des organelles; cependant, la présence de chaînes latérales carboxylate anioniques, sont responsables de sa liaison à des protéines porteuses, comme l'albumine et hémopexine (HPX), qui limitent sa diffusion transmembranaire (43), ce qui indique la nécessité de transporteurs spécifiques (fig. 8), Au cours des quinze dernières années un certain nombres de transporteurs de l’hème ont été identifiés y compris :

 Membre mitochondriale de la famille ATP-binding cassette*ABC* : (6, 7, 35) - Abcb6 : contrôle la translocation des précurseurs d’hème entre la mitochondrie

et le cytosol, il est responsable du transport de la coproporphyrinogène III. - ABCG2 : exporte l’hème vers le milieu extérieur, hors de la cellule. - Abcc5 ou MRP-5.

- ABCB10 : exportation de l’ALA mitochondriale vers le cytosol.

 ANT : adenine nucléotide translocator = contrôle la translocation d’hème entre la mitochondrie et le cytosol.

 HRG 1 : avec une expression dans les endosomes et les lysosomes, il est nécessaire pour le recyclage d’hème par les macrophages, il transporte l’hème exogène du phagolysosome au cytosol durant l’érythropoïèse.

 HCP1 : protéine porteuse d’hème, exprimée dans la membrane plasmique, contrôle l’importation de l’hème extracellulaire.

 SLC25A38, un transporteur de la membrane interne (MI) mitochondrial de l’ALA.  SLC36A1 : transporteurs d’ALA, abondamment exprimés dans les cellules

érythroïdes.

 TMEM14C : protéine de la membrane mitochondriale interne, impliquée dans l'importation de protoporphyrinogène IX dans la matrice mitochondriale.

 Les FLVCR : récepteur félin virus leucémique impliquées dans les membres de la grande famille des facilitateurs (MFS), ils facilitent à la fois l’importation et l’exportation de l’hème, l’hème exportateur FLVCR1b a été signalé pour le transport d’hème de la mitochondrie au cytosol (44), une fois dans le cytosol l’hème peut être transporté à travers la membrane plasmique dans l’espace extracellulaire via le FLVCR1a localisé dans la membrane, cette exportation à l’espace extracellulaire est nécessaire pour prévenir la toxicité d’hème sur les cellules. Ces transporteurs sont exprimés de manière ubiquitaire avec une forte expression dans le cerveau, le foie, les reins, l’intestin et la moelle osseuse chez les mammifères (45), au niveau des intestins l’hème exogène serait absorbé dans la bordure en brosse par l’intermédiaire du récepteur FLVCR(19).

24 1.6.4 La dégradation de l’hème :

La dégradation des hémoprotéines et certaines pathologies entraînent la libération d'hème toxique et il est donc impératif de ne pas permettre son accumulation et maintenir sa concentration intracellulaire libre au-dessous du niveau de seuil cytotoxique. L’hémoglobine est la principale source d’hème et environ 6 à 8 g des hémoglobines sont dégradées quotidiennement, ce qui libère environ 300 mg d’hème par jour(46). Puisque l'hème libre n'est pas réutilisé, il doit être dégradé et le fer libéré, est stocké pour une utilisation ultérieure. L'enzyme responsable de la dégradation de l'hème est l'hème oxygénase (HO) (fig. 9), située dans les macrophages de la rate et du foie(8), jouant un rôle clé dans le catabolisme physiologique de l'hème catalysant le clivage par oxydation de l'anneau hème protoporphyrine IX qui donne la biliverdine, le monoxyde de carbone et du fer comme des produits finaux (47), et joue un rôle important dans l’inflammation et l’homéostasie du fer (3). La dégradation de l'hème procède essentiellement comme une série de réactions d'oxydations auto-catalytiques impliquant l'hème lié à HO, HO n’est pas une hémoprotéine par nature, mais elle lie l’hème substrat à la position spécifique de sa poche pour former un complexe hème-enzyme(47), ce complexe se comporte comme une sorte d’hémoprotéine, dont les propriétés spectrophotométriques ressemblent étroitement à celles de la myoglobine.

Le système HO est constitué de trois iso-formes mais seules deux sont fonctionnelles (HO-1 et HO-2), alors que HO-3, dont l’ARNm et la protéine n’ont pas été détectés chez le rat(9) , est considérée comme un pseudo-gène provenant du transcrit de HO-2, l’iso-forme HO-1(33 kDa), fonctionne indépendamment des cytochromes P-450, et est inductible par des facteurs environnementaux tels que les ions métalliques, les hormones, facteurs de stress tels que le stress oxydatif, la chaleur, le choc…(6), l’iso-forme HO-2 (36 kDa) est exprimé de manière constitutive dans le cerveau, les testicules, et les systèmes vasculaires, Il semble que ces iso-enzymes sont les produits de deux gènes distincts HMOX1 et HMOX2, pour HO-1 et HO-2 respectivement chez les humains(28), mais partagent environ 40% une homologie de séquence d'acides aminés, ces deux gènes sont régulés positivement par l’hème en augmentant leur transcription par une liaison à Bach1, un répresseur tonique de traduction (47). La présence du système HO dans des organes qui ne sont pas impliqués dans

l’élimination des globules rouges sénescents a permis d’émettre l’hypothèse que les produits de dégradation de l’hème pouvaient avoir eux-mêmes des fonctions biologiques importantes(9), leurs rôle s’est avéré essentiel dans les processus de lésions tissulaires faisant suite au stress oxydant et inflammatoire du poumon et des vaisseaux, au choc septique avec syndrome de défaillance multi-viscérale ou bien encore aux lésions de l’ischémie-reperfusion associées aux transplantations d’organes. Le catabolisme de l’hème fournit des quantités équimolaires de Fe2+, biliverdine et de CO, métabolites à activité polyvalente : pro-oxydante pour le fer, anti-oxydante pour la biliverdine-bilirubine et de signalisation cellulaire pour le monoxyde de carbone (CO) (9).

HO est une oxydase à fonction mixte, à savoir il utilise de l'oxygène moléculaire, générant des produits oxydés et H2O, l'oxydase catalyse le clivage régiospécifique du pont α-méthine de l’hème produisant : le fer, CO, et la biliverdine IXα (BV), cette réaction est l'étape limitant la vitesse dans la séquence de dégradation(43), elle se déroule en trois étapes :

1- la formation de α-méso-hydroxy-hème, la P450 réductase sert de source d'électrons biologiquement pertinents pour réduire le fer hémique, permettant ainsi à l'O2 de se lier sur Fe3+.

2- la conversion du α-méso-hydroxy-hème en verdohème où Fe3+ est réduit en Fe2+. 3- la conversion de verdohème en biliverdine.

La biliverdine (BV) est un inhibiteur physiologique de la fonction HO, est rapidement converti en bilirubine IXa (BR) par la biliverdine réductase (BVR). L’HO et le cytochrome P450 réductase NADPH (donneurs des électrons) sont situés dans le réticulum endoplasmique (RE) et forment un complexe avec la biliverdine réductase cytosolique (43), la bilirubine(BR)

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